ก โครมาโตกราฟี เป็นเทคนิคการแยกสารที่แยกสารตามความสัมพันธ์ของสารทั้งสองเฟสในปัจจุบัน ในวิธีการ: เฟสคงที่เรียกว่าสเตชันเนอรี และเฟสเคลื่อนที่อีกเฟสหนึ่ง ซึ่งไหลไปยังจุดเฉพาะใน ระบบ. เทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายนี้ยังช่วยให้สามารถระบุและแยก สาร อยู่ที่ ส่วนผสม.
เทคนิคนี้โดยทั่วไปมีสองประเภท: ในชั้นบาง ๆ และในคอลัมน์ ภายในคอลัมน์โครมาโตกราฟีมีเทคนิคที่ทันสมัยกว่า เช่น โครมาโตกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง (Clae) และแก๊สโครมาโตกราฟี ทั้งสองมีการใช้กันอย่างแพร่หลายใน วิธีการแยก และการระบุส่วนประกอบในอุตสาหกรรมเคมี
อ่านด้วย: การคัดกรอง การระบายอากาศ และการทำให้เป็นแม่เหล็ก — เทคนิคในการแยกสารผสมต่างชนิดกัน
สรุปเกี่ยวกับโครมาโทกราฟี
โครมาโตกราฟีเป็นวิธีการทางกายภาพในการแยกสารผสมซึ่งส่วนประกอบถูกจัดเรียงในเฟสคงที่และเฟสเคลื่อนที่อีกเฟสหนึ่งซึ่งมุ่งไปยังจุดเฉพาะ
โครมาโตกราฟีเฟสคงที่เรียกว่าเฟสนิ่ง
โครมาโตกราฟีช่วยให้สามารถแยกและระบุส่วนประกอบของสารผสมได้นอกเหนือจากการแยกส่วนประกอบ
เพื่อให้การแยกเกิดขึ้น เฟสเคลื่อนที่ต้องสัมผัสกับเฟสที่อยู่นิ่ง ด้วยวิธีนี้ ส่วนประกอบต่างๆ จะถูกแยกออกจากกันตามความสัมพันธ์ระหว่างแต่ละเฟส
โดยพื้นฐานแล้ว โครมาโตกราฟีมีอยู่ 2 ประเภท ได้แก่ แบบชั้นบางและแบบคอลัมน์
คอลัมน์โครมาโตกราฟีสามารถมีเฟสเคลื่อนที่เป็นของเหลวหรือก๊าซได้
โครมาโตกราฟีใช้สำหรับอะไร?
โครมาโทกราฟีคือก วิธีการแยกสารผสมทางกายภาพ ซึ่งส่วนประกอบที่จะแยกออกจะกระจายเป็นสองช่วงที่แตกต่างกัน ระยะหนึ่งเรียกว่าอยู่กับที่ (อยู่กับที่) และอีกระยะหนึ่งเรียกว่าเคลื่อนที่ ซึ่งจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่กำหนด สารที่ผสมก่อนหน้านี้จะถูกกระจายผ่านขั้นตอนเหล่านี้เพื่อแสดงให้เห็นถึงการแยกตัว
เทคนิคนี้ ไม่เพียง แต่อนุญาตให้แยกส่วนประกอบของส่วนผสม แต่ยังแยกออกได้อีกด้วย และหลายครั้งระบุส่วนประกอบที่เป็นของส่วนผสม ในบางครั้ง การแยกด้วยโครมาโตกราฟีไม่สามารถทำได้ด้วยวิธีอื่น ดังนั้นจึงแสดงให้เห็นเป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขาของ ศาสตร์.
โครมาโทกราฟีเกิดขึ้นได้อย่างไร?
แม้ว่าโครมาโตกราฟีจะมีหลายประเภท แต่ทุกเทคนิคของโครมาโตกราฟีก็คือ ตามหลักการของการเก็บรักษาแบบเลือก. ในกรณีนี้ ส่วนผสมจะถูกนำไปใช้กับเฟสที่อยู่นิ่งและจากนั้นจึงวางเฟสเคลื่อนที่ เมื่อสัมผัสกัน เฟสการเคลื่อนที่จะลากส่วนประกอบต่างๆ และเนื่องจากความสัมพันธ์ที่ต่างกันที่สารในส่วนผสมมีกับเฟสที่อยู่นิ่ง จึงเกิดการแยกตัวขึ้น นั่นคือ ส่วนประกอบของสารผสมที่มีความสัมพันธ์กับวัฏภาคเคลื่อนที่มากกว่าจะถูกดำเนินการโดยสิ่งนี้ ด้วยความคล่องตัวที่มากกว่า ในขณะที่ผู้ที่มีค่าสัมพรรคภาพต่ำกว่าสำหรับเฟสเคลื่อนที่จะมีค่าต่ำ ความคล่องตัว
ในภาพด้านบน เฟสเคลื่อนที่ประกอบด้วยตัวทำละลายที่เป็นของเหลว ซึ่งเพิ่มขึ้นตามคาปิลลาริตี้ในบทบาทหนึ่ง ซึ่งมีบทบาทเป็นเฟสที่อยู่นิ่ง หลังจากทำปฏิกิริยากับตัวทำละลายแล้ว ตัวอย่างจะแยกออกจากกัน ยิ่งองค์ประกอบเคลื่อนที่ผ่านมากเท่าใด การโต้ตอบกับเฟสเคลื่อนที่ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
เฟสที่อยู่นิ่งอาจประกอบด้วยของแข็งหรือของเหลวที่จับตัวเป็นของแข็งหรือเจล อนุญาตให้บรรจุคอลัมน์หรือโดยการกระจายในฟิล์มแก้วหรือ ใบมีด เฟสเคลื่อนที่ประกอบด้วยของเหลวซึ่งอาจเป็นของเหลวหรือก๊าซก็ได้
อ่านด้วย: การแยกด้วยแม่เหล็ก การกลั่นและการระเหยอย่างง่าย — เทคนิคการแยกส่วนประกอบ
ประเภทของโครมาโทกราฟี
โดยพื้นฐานแล้ว โครมาโทกราฟีมีสองประเภท: โครมาโตกราฟีแบบชั้นบาง (TLC) และโครมาโตกราฟีแบบคอลัมน์ รายละเอียดเพิ่มเติมของทั้งสองรายการจะอยู่ด้านล่าง
โครมาโตกราฟีแบบชั้นบาง
เรียกอีกอย่างว่า ระนาบโครมาโตกราฟี ในโหมดนี้ เฟสหยุดนิ่งจะถูกดูดซับลงบนพื้นผิวเรียบ. ข้อดีของมันคือต้นทุนต่ำ ความเร็วในการแยก ตลอดจนความง่ายในการทำซ้ำ การดำเนินการ และความเข้าใจ
โดยทั่วไป เฟสที่อยู่นิ่งประกอบด้วยตัวดูดซับที่มีขั้ว (เช่น ซิลิกา อะลูมินา เซลลูโลส และโพลีเอไมด์) ซึ่งเกาะติดกับพื้นผิวของจาน (ส่วนใหญ่มักเป็นแก้ว) อย่างไรก็ตาม มีการทำแผ่นเพลทสำเร็จรูปในเชิงพาณิชย์แล้ว โดยวัสดุดูดซับจะติดอยู่กับวัสดุอื่น เช่น อลูมิเนียมซึ่งส่งผลให้วัสดุมีความสม่ำเสมอมากขึ้นโดยมีความหนาต่างกัน จึงมั่นใจได้ว่าการแยกจะน่าพอใจยิ่งขึ้น
เนื่องจากเฟสที่อยู่นิ่งมีลักษณะเป็นขั้ว จึงน่าสนใจว่าเฟสเคลื่อนที่มีลักษณะที่เป็นปฏิปักษ์ นั่นคือไม่มีขั้วหรือมีขั้วน้อยมาก อย่างไรก็ตาม การเลือกเฟสการเคลื่อนที่นั้นไม่ง่ายนัก โดยต้องมีการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้เพื่อให้มีการแยกองค์ประกอบที่ดี
ด้านล่างนี้เป็นผลลัพธ์ของโครมาโตกราฟีแบบชั้นบาง. สังเกตส่วนประกอบที่แยกจากกันทั่วทั้งกระดาน คนที่เดินทางในเส้นทางที่สั้นกว่าจะมีความสัมพันธ์กับเฟสที่อยู่นิ่งมากกว่า
คอลัมน์โครมาโตกราฟี
ในกรณีนั้น, เฟสนิ่งจะอยู่ในท่อทรงกระบอก. เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อจะขึ้นอยู่กับความแม่นยำทางเทคนิคที่จะนำมาใช้ในการแยก เฟสเคลื่อนที่หรือที่เรียกว่าสารชะผ่านเฟสที่อยู่นิ่งและสามารถอยู่ในสถานะของเหลวหรือก๊าซ เมื่อออกจากคอลัมน์ eluent เรียกว่า eluate
ในเทคนิคนี้ ตัวอย่างจะถูกนำไปใช้ที่ด้านบนสุดของคอลัมน์. เฟสเคลื่อนที่สามารถวางได้สองวิธี: ก่อตัวเป็นเพสต์กับเฟสนิ่ง ซึ่งเรียกว่า การเติมคอลัมน์แบบเปียก หรือการนำไปใช้โดยตรงกับตัวอย่าง ซึ่งเรียกว่าการเติมคอลัมน์แบบเปียก ทางแห้ง องค์ประกอบแรกที่ไปถึงด้านล่างสุดของคอลัมน์ (ซึ่งชะล้างก่อน) คือส่วนประกอบที่มีความเกี่ยวข้องสูงสุดกับเฟสเคลื่อนที่
ภายในคอลัมน์โครมาโตกราฟีด้วยสารชะที่เป็นของเหลว มีสิ่งที่เรียกว่าโครมาโตกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง (Clae หรือ HPLC ซึ่งมาจากภาษาอังกฤษว่า โครมาโตกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง). ที่ Clae มีการใช้เสาโลหะนอกเหนือจากความสูง แรงกดดัน เกี่ยวกับเฟสมือถือและ อุณหภูมิ สูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมเล็กน้อย เมื่อเร็ว ๆ นี้ เครื่องมือของ Clae ได้ถูกรวมเข้ากับแมสสเปกโตรมิเตอร์ สเปกโตรมิเตอร์ดังกล่าวมีหน้าที่เพิ่มความน่าเชื่อถือของการแยกสารด้วยโครมาโตกราฟี เนื่องจากช่วยให้สามารถยืนยันเอกลักษณ์ของสารที่แยกออกมา นอกเหนือจากการวัดปริมาณสารเหล่านั้น
การจำแนกสารด้วยโครมาโตกราฟีทำได้ยากขึ้นโดยไม่ต้องใช้แมสสเปกโตรมิเตอร์ เมื่อพิจารณาโดยทั่วไปแล้ว เวลากักเก็บ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เฉพาะเจาะจงกับสารประกอบ (สารประกอบอื่นอาจมีเวลาเท่ากัน การเก็บรักษา).
ดูอุปกรณ์ของ Clae ด้านล่าง ขวดด้านบนประกอบด้วยเฟสเคลื่อนที่ ที่ระดับด้านล่างคือปั๊มแรงดันสูงและคอลัมน์เฟสนิ่ง ในตอนท้ายมีเครื่องตรวจจับ
ในแก๊สโครมาโตกราฟี (GC) ก แก๊ส ลากเฉื่อยเป็น ก ก๊าซมีตระกูล หรือไนโตรเจนเป็นเฟสเคลื่อนที่ เฟสที่อยู่นิ่งอาจเป็นของแข็งหรือของเหลวที่ไม่ระเหย ส่วนประกอบที่จะแยกประกอบด้วยก๊าซหรือของเหลวที่ระเหยได้
เสาเป็นเส้นเลือดฝอยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 1 มิลลิเมตร แต่มีความยาวอยู่ในช่วง 25 ถึง 30 เมตร ก เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถแยกสารนับสิบออกจากตัวอย่างเดียวกันได้. เช่นเดียวกับ Clae เป็นเรื่องปกติที่แมสสเปกโตรมิเตอร์จะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ GC
ด้านล่างนี้คือการแสดงสามมิติของอุปกรณ์แก๊สโครมาโตกราฟี ก๊าซตัวพาอยู่ในกระบอกสูบ ขณะที่ตัวอย่างถูกฉีดผ่านกระบอกฉีดยา ท่อสีเขียวขดประกอบด้วยคอลัมน์ซึ่งเชื่อมต่อกับเครื่องตรวจจับ
เฉลยแบบฝึกหัดเกี่ยวกับโครมาโทกราฟี
คำถามที่ 1
(Uerj 2018) โครมาโตกราฟีเป็นเทคนิคในการแยกสารอินทรีย์ผ่านขั้วของโมเลกุล สมมติว่าเทคนิคนี้วิเคราะห์สีย้อมธรรมชาติและองค์ประกอบมีสารต่อไปนี้:
หลังจากแยกด้วยโครมาโตกราฟีแล้ว โมเลกุลของสีย้อมจะถูกแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: ในช่วงแรก โมเลกุลที่มีกลุ่มขั้วจะถูกระบุ ประการที่สอง โมเลกุลไม่มีขั้ว
สารที่อยู่ในเฟสที่สองระบุโดย:
(ที่นั่น
(ข)สอง
(ค) III
(ง) IV
คำตอบ: ตัวอักษร A
โมเลกุลที่ไม่มีขั้วคือโมเลกุลที่มีจำนวนน้อยที่สุด อะตอม หรือกลุ่มที่มีอะตอมไฟฟ้าลบมาก ในกรณีนี้ โมเลกุลที่ตรงตามเกณฑ์นี้คือโมเลกุล I
คำถามที่ 2
(Enem 2017) โครมาโตกราฟีแบบกระดาษเป็นวิธีการแยกตามความแตกต่างของการย้ายส่วนประกอบของสารผสมระหว่างสองเฟสที่เข้ากันไม่ได้ ส่วนประกอบตัวอย่างจะถูกแยกระหว่างเฟสที่อยู่นิ่งกับเฟสเคลื่อนที่ที่เคลื่อนที่บนกระดาษ เฟสที่อยู่นิ่งประกอบด้วยเซลลูโลสบริสุทธิ์ซึ่งสามารถดูดซับน้ำได้มากถึง 22% เป็นน้ำที่ดูดซึมซึ่งทำงานเป็นของเหลวที่อยู่นิ่งและทำปฏิกิริยากับเฟสเคลื่อนที่ รวมทั้งของเหลวด้วย (ของเหลว-ของเหลว) ส่วนประกอบที่สามารถสร้างอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลที่แข็งแกร่งขึ้นกับเฟสที่อยู่นิ่งจะย้ายได้ช้ากว่า
ส่วนผสมของเฮกเซนกับอะซิโตน 5% (V/V) ถูกนำมาใช้เป็นเฟสเคลื่อนที่ในการแยกส่วนประกอบของสารสกัดจากพืชที่ได้จากพริก สมมติว่าสารสกัดนี้ประกอบด้วยสารที่เป็นตัวแทน
ริเบโร, เอ็น. ม.; นูเนส, ซี. ร. การวิเคราะห์เม็ดสีพริกไทยด้วยโครมาโตกราฟีแบบกระดาษ เคมีใหม่ที่โรงเรียน น. 29 ส.ค. 2551 (ดัดแปลง).
สารในส่วนผสมที่เคลื่อนย้ายได้ช้าที่สุดคือ (ก)
ก) ไลโคปีน
B) α-แคโรทีน
C) γ-แคโรทีน
ง) แคปโซรูบิน
E) α-cryptoxanthin
คำตอบ: ตัวอักษร D
โมเลกุลที่มีปฏิสัมพันธ์กับเซลลูโลสมากกว่า (เฟสนิ่งและลักษณะมีขั้ว เนื่องจากมีน้ำเป็นองค์ประกอบ 22%) จะเคลื่อนที่ได้ช้ากว่า ดังนั้น ในบรรดาโมเลกุล โมเลกุลที่มีขั้วมากที่สุดคือ แคปโซรูบิน เนื่องจากมีจำนวนอะตอมหรือกลุ่มอะตอมสูง อิเลคโตรเนกาติวิตี.
โดย Stefano Araujo Novais
ครูสอนเคมี